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上篇 基础理论篇1

第1章 计算机操作系统概述1

1.1 操作系统概念1

1.2 操作系统的发展历程2

1.2.1 穿孔卡片2

1.2.2 晶体管和单道批处理系统3

1.2.3 集成电路芯片和多道程序系统4

1.2.4 个人计算机和现代操作系统6

1.3 操作系统的分类6

1.3.1 批处理操作系统6

1.3.2 分时操作系统7

1.3.3 实时操作系统7

1.3.4 网络操作系统8

1.3.5 分布式操作系统9

1.3.6 嵌入式操作系统10

1.3.7 云操作系统11

1.4 现代操作系统的主要特性12

1.4.1 并发性12

1.4.2 共享性13

1.4.3 虚拟性13

1.4.4 异步性14

1.5 操作系统的功能14

1.5.1 处理机管理15

1.5.2 存储管理15

1.5.3 设备管理15

1.5.4 文件管理15

1.5.5 用户接口15

1.6 Linux操作系统基础16

1.6.1 Linux的起源与发展16

1.6.2 Linux系统的特点17

1.6.3 Linux基本结构18

1.6.4 Linux版本19

思考与练习20

第2章 操作系统用户接口22

2.1 用户接口简介22

2.2 命令接口23

2.2.1 作业23

2.2.2 脱机用户接口23

2.2.3 联机用户接口23

2.2.4 Linux的命令控制接口24

2.3 图形接口26

2.4 系统调用27

2.4.1 处理机的两种工作状态27

2.4.2 系统调用的实现27

2.4.3 系统调用实例29

2.4.4 Linux系统调用30

2.5 Linux编程基础31

2.5.1 Linux的Shell31

2.5.2 vi使用入门42

2.5.3 GCC概述43

2.5.4 Makefile45

思考与练习47

第3章 处理机管理48

3.1 进程与线程48

3.1.1 进程的引入48

3.1.2 进程的概念50

3.1.3 进程控制54

3.1.4 进程调度57

3.1.5 线程64

3.2 进程间的制约关系67

3.2.1 进程互斥和同步的概念67

3.2.2 进程互斥的实现68

3.2.3 进程同步的实现72

3.2.4 用P、V原语解决经典的同步/互斥问题74

3.2.5 结构化的同步/互斥机制——管程78

3.3 进程通信81

3.3.1 进程的通信方式81

3.3.2 消息缓冲机制82

3.3.3 信箱通信86

3.4 死锁87

3.4.1 死锁的概念87

3.4.2 死锁产生的必要条件88

3.4.3 死锁的预防88

3.4.4 死锁的避免90

3.4.5 死锁的检测和解除94

3.5 处理机调度96

3.5.1 调度的层次和分类96

3.5.2 作业调度的功能和性能指标99

3.5.3 作业调度算法101

3.6 Linux系统的处理机管理105

3.6.1 Linux系统进程与线程105

3.6.2 Linux系统的进程控制块106

3.6.3 Linux的进程状态及状态变迁107

3.6.4 Linux的进程控制107

3.6.5 Linux的进程调度111

3.6.6 Linux的进程通信112

思考与练习115

第4章 主存管理120

4.1 存储管理概述120

4.1.1 基本概念121

4.1.2 存储管理的功能124

4.1.3 主存的虚拟存储中用到的几种技术124

4.2 存储器的连续分配126

4.2.1 单一连续分区存储管理126

4.2.2 固定分区存储管理127

4.2.3 可变分区存储管理129

4.3 存储器的离散分配135

4.3.1 分页式存储管理135

4.3.2 分段式存储管理145

4.3.3 段页式存储管理149

4.3.4 虚拟存储管理151

4.4 Linux系统的存储管理164

4.4.1 Linux的内存管理概述164

4.4.2 Linux存储空间的描述165

4.4.3 Linux多级分页机制166

4.4.4 空闲内存的管理167

4.4.5 内存的分配与回收168

4.4.6 页面的交换169

思考与练习171

第5章 文件管理173

5.1 文件173

5.1.1 文件的概念173

5.1.2 文件的命名174

5.1.3 文件的类型174

5.1.4 文件的属性176

5.1.5 文件的逻辑结构及存取方法176

5.1.6 文件的物理结构178

5.1.7 文件的使用181

5.2 目录管理183

5.2.1 文件控制块与目录项183

5.2.2 目录的层次结构185

5.2.3 “按名存取”的实现188

5.3 文件系统190

5.3.1 文件系统的概念191

5.3.2 文件系统的实现191

5.3.3 文件系统的功能196

5.4 文件系统的安全性和保护196

机制196

5.4.1 文件的共享与安全196

5.4.2 文件的保护198

5.5 Linux文件系统管理200

5.5.1 Linux文件系统的概念200

5.5.2 Linux文件系统的特点200

5.5.3 Linux文件系统的结构201

5.5.4 Ext2文件系统202

思考与练习203

第6章 设备管理205

6.1 设备管理概述205

6.1.1 设备管理的目标和功能205

6.1.2 I/O系统的组织结构206

6.1.3 I/O系统的分类210

6.1.4 I/O系统的物理特性211

6.2 设备使用界面的管理213

6.2.1 设备独立性的概念213

6.2.2 设备独立性软件214

6.3 设备的分配215

6.3.1 设备分配前应考虑的因素215

6.3.2 设备分配原则215

6.3.3 设备分配策略216

6.3.4 设备分配中使用的数据结构216

6.3.5 独享设备的分配218

6.3.6 共享设备的分配219

6.3.7 虚拟设备的分配223

6.4 缓冲区的管理224

6.4.1 缓冲的引入224

6.4.2 缓冲的概念225

6.4.3 缓冲的分类及实现225

6.5 I/O的具体实现228

6.5.1 I/O请求的提出228

6.5.2 对I/O请求的管理229

6.5.3 I/O请求的具体实现229

6.5.4 数据传输方式230

6.6 Linux的设备管理236

6.6.1 Linux设备管理的特点236

6.6.2 Linux系统的I/O软件结构236

6.6.3 Linux的中断处理237

思考与练习238

下篇 实验指导篇239

实验一 Linux的安装及应用239

实验二 进程创建256

实验三 进程控制261

实验四 进程互斥266

实验五 进程同步268

实验六 进程通信274

实验七 存储管理282

实验八 文件管理290

实验九 设备驱动程序安装310

实验十 课程设计及设计提示316

参考文献320